二压强的量度单位

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1、1（二）压强的量度单位（二）压强的量度单位 在工程计算中，常用的压强量度单位有三种在工程计算中，常用的压强量度单位有三种 1 1 应力单位应力单位 以单位面积上所受的力来表示压强大小的。其国际单位为以单位面积上所受的力来表示压强大小的。其国际单位为Pa或或kPa和和Mpa。在工程单位制中，其单位为。在工程单位制中，其单位为kgf/m2或或kgf/cm2。第三节第三节 重力作用下液体的平衡重力作用下液体的平衡 第3讲二、压强的表示方法和量度单位二、压强的表示方法和量度单位 2 2 液柱单位液柱单位 任何一种压强（包括绝对压强、相对压强和真空压强）的大任何一种压强（包括绝对压强、相对压强和真空压强

2、）的大小，都可以等效地用某种已知容重液体的液柱高度来表示。小，都可以等效地用某种已知容重液体的液柱高度来表示。2 工程中，常用的液柱高度为水柱高度和汞柱高度，其单位工程中，常用的液柱高度为水柱高度和汞柱高度，其单位为为mH2O、mmH2O和和mmHg。1mH2O产生的压强为和产生的压强为和1000kgf/m2；1mmH2O产生的压强为和产生的压强为和1kgf/m2;1mmHg产生的压强为和产生的压强为和13.6 kgf/m2.用水柱高度表示的真空压强，即真空压强水头用水柱高度表示的真空压强，即真空压强水头gphvv又称为又称为真空度真空度。3 3 大气压单位大气压单位 大气压单位是以大气压的倍

3、数来表示压强大小大气压单位是以大气压的倍数来表示压强大小 国际上规定，国际上规定，1标准大气压（标准大气压（atm）为）为 1atm=101325Pa=101.325kPa=1 033 kgf/cm2，相当于，相当于760mmHg和和10 33 mH2O产生的压强。产生的压强。3 工程中为了计算方便，一般不用标准大气压，而采用工程大工程中为了计算方便，一般不用标准大气压，而采用工程大气压（气压（at），并规定），并规定 工程实际中所提到的大气压，一般都按工程大气压考虑，本工程实际中所提到的大气压，一般都按工程大气压考虑，本课程除特殊指明外，也采用这一提法。课程除特殊指明外，也采用这一提法。1a

4、t=98kPa=1 kgf/cm2,相当于相当于10mH2O和和735mmHg 产生的产生的压强。压强。压强的上述三种量度单位是工程实际中经常用到的，必须熟压强的上述三种量度单位是工程实际中经常用到的，必须熟练掌握灵活应用。练掌握灵活应用。4【例【例 2 2】一 密 闭 容 器 如 图 所 示。若 水 面 的 相 对 压 强一 密 闭 容 器 如 图 所 示。若 水 面 的 相 对 压 强p0，水面下，水面下M点的淹没深度点的淹没深度h=2m，试求（，试求（1）容器内水面到测）容器内水面到测压管水面的铅直距离压管水面的铅直距离h值；（值；（2）水面下）水面下M点的绝对压强、相对点的绝对压强、相

5、对压 强 及 真 空 压 强（要 求 用 三 种 单 位 表 示）。压 强 及 真 空 压 强（要 求 用 三 种 单 位 表 示）。【解】（【解】（1 1）求）求h h值值 图中图中1-11-1水平面为相对压强为零的等压面水平面为相对压强为零的等压面,故故 0ghp04.54m9.844.5gph0（2）求）求M点的压强点的压强 5应力单位：应力单位：水柱单位：水柱单位：绝对压强绝对压强水柱单位：水柱单位：24.9KPa29.844.5hgpp0M大气压单位：大气压单位：0.254at9824.9pMO2.54mH9.824.9gph2MM或或 O2.54mH0.254)(10h2M 相对压

6、强相对压强 应力单位：应力单位：73.1KPa9824.9pppaMM大气压单位：大气压单位：0.746at10.254pppaMMO7.46mH0.74610h2M6【例【例2-32-3】如图，左侧玻璃管顶端封闭，如图，左侧玻璃管顶端封闭，水面气体的绝对压强水面气体的绝对压强p01,右侧玻璃管右侧玻璃管倒插在汞槽中，汞柱上升高度倒插在汞槽中，汞柱上升高度h2=120mm,水面下水面下A点的淹没深点的淹没深应力单位：应力单位：大气压单位：大气压单位：水柱单位：水柱单位：真空压强真空压强 24.9KPappMvM0.254atppMMvO2.54mHhh2MMv度度hA=2m.试求（试求（1）容

7、器内水面的绝对压强）容器内水面的绝对压强p02和真空压强和真空压强 p02v；（；（2）A点的相对压强点的相对压强pA；（；（3）左侧管内水面超出容器内水）左侧管内水面超出容器内水面的高度面的高度h1。7【解】（【解】（1 1）求）求p02和和p02v 右侧汞柱液面的压强就是容器右侧汞柱液面的压强就是容器内液面的压强内液面的压强p02。由水静力学由水静力学基本方程和等压面特性得基本方程和等压面特性得 a2Hg02pghp82kPa0.12133.2898ghpp2Hga0216kPa8298ppp02a02v若用汞柱高度表示若用汞柱高度表示 120mmhg)gh(ppgpph2Hg2HgaaH

8、g02a02v（2）求）求 pA16kPapp02v0283.6kPa29.816ghppA02A（3 3）求）求 h1 如图容器内水面与左侧管内如图容器内水面与左侧管内B B点在同一等压面上，则点在同一等压面上，则 02101pghpO0.867mH9.8980.7582pph2010219三、水静力学基本方程的意义三、水静力学基本方程的意义1 1几何意义几何意义 Cgpz测压管水头概念测压管水头概念 两根下端与容器液体相通、上端开口的细玻璃管。从玻璃管内看两根下端与容器液体相通、上端开口的细玻璃管。从玻璃管内看液体，液体，h1、h2与与1、2两点的相对压强两点的相对压强p1、p2的的 如图

9、液面的相对压强如图液面的相对压强p00，在容器侧壁任一点在容器侧壁任一点1和点和点2处安装处安装关系分别为关系分别为gph11gph22和和10 一端与测压点相通，另一端与大气相通，能直接根据管中液柱一端与测压点相通，另一端与大气相通，能直接根据管中液柱的上升高度测得测压点相对压强大小的装置称为测压管的上升高度测得测压点相对压强大小的装置称为测压管。管内液面到测压点间的铅直高度称为测压管高度（压强水头）。管内液面到测压点间的铅直高度称为测压管高度（压强水头）。在水力学中，习惯将液体中某点的在水力学中，习惯将液体中某点的位置水头位置水头z z与该点的测压与该点的测压管高度（即相对压强水头）管高度

10、（即相对压强水头）p/g 之和称为测压管水头之和称为测压管水头。几何意义几何意义:在质量力仅为重力作用的同种相互连通的平衡液在质量力仅为重力作用的同种相互连通的平衡液体中，任一点的测压管水头都相等。即它们的测压管水面为一体中，任一点的测压管水头都相等。即它们的测压管水面为一水平面。水平面。2 2能量意义能量意义 位置水头位置水头z z代表了单位重量液体相对于某一基准面的位置势代表了单位重量液体相对于某一基准面的位置势能，简称为能，简称为单位位能单位位能;11 压强水头压强水头p/gp/g代表了单位重量液体相对于某一压强基准代表了单位重量液体相对于某一压强基准（绝对压强或相对压强基准）的压强势能

11、，简称为（绝对压强或相对压强基准）的压强势能，简称为单位压能单位压能。说明：说明：当在当在1点处的容器壁面上安点处的容器壁面上安装测压管时，质量为装测压管时，质量为dm的液体质的液体质点就会在该点静水压强的作用下上点就会在该点静水压强的作用下上升至测压管液面，使该液体质点的升至测压管液面，使该液体质点的位置势能增加位置势能增加gpdmg1 静水压强对该液体质点作的功为静水压强对该液体质点作的功为 。压强的这种做功本领称为液体的压强势能。压强的这种做功本领称为液体的压强势能。gpdmg112 由于位能和压能均为势能，所以又将液体的单位位能由于位能和压能均为势能，所以又将液体的单位位能z z与单位

12、压与单位压能能 之和称为单位重量液体的势能，简称之和称为单位重量液体的势能，简称单位势能单位势能。gp1 能量意义：能量意义：在质量力仅为重力作用的同种相互连通的平衡液体在质量力仅为重力作用的同种相互连通的平衡液体中，任意点相对同一位置和压强基准的单位势能都相等。中，任意点相对同一位置和压强基准的单位势能都相等。所以，所以，就是单位重量液体在就是单位重量液体在1 1点相对于大气压的压强势点相对于大气压的压强势能，即能，即单位压能单位压能。gp113 静水压强分布图是用有向比例线段表示压强的大小和方向静水压强分布图是用有向比例线段表示压强的大小和方向,使受压面上的静水压强分布规律形象化的几何图形

13、。是水静力使受压面上的静水压强分布规律形象化的几何图形。是水静力学基本方程的图形表示，是工程中分析和计算受压面上静水压学基本方程的图形表示，是工程中分析和计算受压面上静水压强分布和静水总压力大小的有利依据。强分布和静水总压力大小的有利依据。由于受压面两侧一般都承受着由于受压面两侧一般都承受着大气压，其产生的压力效果对受压大气压，其产生的压力效果对受压面来说可以相互抵消，所以实用中面来说可以相互抵消，所以实用中一般只需画相对压强分布图。结合一般只需画相对压强分布图。结合左图具体说明。左图具体说明。四、静水压强分布图四、静水压强分布图14g(h1+h2)15第四节第四节 液柱式测压计液柱式测压计

14、液柱式测压计是以水静力学基本方程原理为基础，将被测压液柱式测压计是以水静力学基本方程原理为基础，将被测压强转换成液柱的高差进行测量的测压计。其简单、直观、精度较强转换成液柱的高差进行测量的测压计。其简单、直观、精度较高，但测量范围较小，故常用在实验室或实际生产中测量低压、高，但测量范围较小，故常用在实验室或实际生产中测量低压、负压和压差。作为水静力学基本方程的应用，本节介绍几种常见负压和压差。作为水静力学基本方程的应用，本节介绍几种常见的液柱式测压计。的液柱式测压计。一一 、测压管、测压管A A点的相对压强为点的相对压强为AAghpBvBvghpB B点的真空压强为点的真空压强为16二、二、U

15、 U形水银测压计形水银测压计 U形水银测压计就是一装有水银的形水银测压计就是一装有水银的U形形透明管。如图，测压时管的一端与被测透明管。如图，测压时管的一端与被测点点A相连，另一端保持与大气相通。这时，相连，另一端保持与大气相通。这时，在被测点在被测点A的压强作用下，的压强作用下，U形管内水银形管内水银液面将形成一高度差。液面将形成一高度差。U形管内液体的分形管内液体的分界面界面1-1为等压面，故为等压面，故 pHgAghhgphgghppHgA即即 测压管一般只用来测量较小的压强。例如，对于水当相对压强测压管一般只用来测量较小的压强。例如，对于水当相对压强大于大于0 0 2at2at时，则需

16、用两米以上的测压管测压，使用很不方便时，则需用两米以上的测压管测压，使用很不方便.17 可见，已知液体容重可见，已知液体容重时，测得时，测得 h hp p和和 hh值，便可由上式求值，便可由上式求得被测点得被测点A A的相对压强的相对压强p pA A。差压计又称为比压计，是用来测量液体或气体两点间压强差或差压计又称为比压计，是用来测量液体或气体两点间压强差或测压管水头差的仪器，水银差压计是常用的一种液柱式差压计。测压管水头差的仪器，水银差压计是常用的一种液柱式差压计。三、水银差压计三、水银差压计 如图将如图将U U形水银测压计的两端分别与两形水银测压计的两端分别与两测点测点A A、B B相连，

17、就可实现该两点压强差相连，就可实现该两点压强差或测压管水头差的测量。或测压管水头差的测量。取基准面取基准面0-00-0如图，设如图，设A A、B B两测点的位两测点的位置高度（即位置水头）分别为置高度（即位置水头）分别为z zA A 和和 z zB B18U U形管内水银液面的高差为形管内水银液面的高差为h hp p，则由图，则由图中等压面中等压面1-11-1可得可得 当测点的液体为水时当测点的液体为水时 pHgBBBpAAAAghgzpghgzp即即A A、B B两测点的压强差为两测点的压强差为ABBpAHgBAgzgz)ghppA(将上式各项同除以将上式各项同除以g g，并整理可得，并整理

18、可得A A、B B两点测压管水头差为两点测压管水头差为 pHgBBAA1)hgpzgpz()()(12.61)Hg(，则，则pBBAA12.6h）gp（z）gp（zB B两点测压管水头差为两点测压管水头差为 若若 ，则，则 BA)(ABpHgBAzzg)ghpp19例例2-4 一复式差压计如图所示。一复式差压计如图所示。已知已知h1=500mm、h2=200mm、h3=150mm、h4=250mm、h5=150mm、1=1000kg/m3、Hg=13600kg/m3、23。试求。试求A、B两点的压强差。两点的压强差。【解】【解】图中图中1-1、2-2、3-3为等压面，由式为等压面，由式p=p0+g自左向右推算得自左向右推算得 B514Hg322Hg1Apghghghghghp3251142HgBAgh)hg(h)hg(hpp55.38kPa0.159.80.79180.15)9.8(0.510.25)9.8(0.213.620小结：小结：1.1.水静力学基本方程；水静力学基本方程；2.2.绝对压强、相对压强和真空压强的概念及它们之间的关系；绝对压强、相对压强和真空压强的概念及它们之间的关系；3.3.水静力学基本方程的几何意义和能量意义。水静力学基本方程的几何意义和能量意义。4.4.液柱式测压计液柱式测压计作业作业3 3：